Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Reinigen von kontaminierten Böden

Abstract

 Bei einem mehrstufigen Waschverfahren zum kontinuierlichen Reinigen von kontaminierten Böden in einem geschlossenen Kreislauf, wird das Aufgabegut in einer Kieswäsche (I) in Anwesenheit oberflächenaktiver Stoffe geläutert, dabei wer­den die kohlenwasserstoffhaltigen Schadstoffe von den Boden­partikeln abgelöst und in das Waschwasser emulgiert, sowie in einer Sandwäsche (II) den Bodenbestandteilen während eines gleichzeitigen Waschens mit hoher, gezielt eingetrage­ner Energiezufuhr noch einmal oberflächenaktive Stoffe zuge­geben und von den Sandkörnern abgelöste Schadstoffe in das Wasser emulgiert. In der Feinsand-/Schluffwäsche (III) wird durch eine erneute, den Bodenbestandteilen angepaßte Ener­giezufuhr beim Waschen ein weiteres Abtrennen von Schadstof­fen erreicht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Reinigen von kontaminierten Böden in einem geschlossenen Kreislauf, bei dem der Boden zum Abtrennen grober Verunrei­nigungen, in einer Kieswäsche vorgereinigt, in mit Zusatz­mitteln versetztem Wasser gewaschen wird, die Schadstoffe extrahiert werden, der gereinigte Boden vom Waschwasser abgetrennt und die übrigbleibende Schlammsuspension in an­schließenden Sand- und Feinsand-/Schluffwäschen fraktio­niert und das Waschwasser von den aus dem Boden extrahier­ten Schadstoffen gereinigt wird, und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

[0002] Durch die Zeitschrift "Tiefbau - Ingenieurbau - Straßen­bau", Okt. 1986, Seiten 514 bis 521, sind neben thermischen und biologischen Bodenreinigungsverfahren weiterhin auch Extraktionsverfahren bekanntgeworden. Es zählt demnach zum Stand der Technik, mit Schadstoffen verunreinigte Böden mit Flüssigkeiten, insbesondere Wasser mit Chemikalien, zu wa­schen, um die Schadstoffe zu extrahieren. Die in gelöster Form oder als Suspension in die Wasserphase übergehenden Schadstoffe werden so vom Boden abgetrennt, das schadstoff­beladene Wasser anschließend gereinigt und gegebenenfalls rezirkulierend in den Waschprozeß zurückgeführt.

[0003] Die Wirtschaftlich- und Wirksamkeit eines Extraktionsver­fahrens hängt wesentlich von der intensiven Wäsche in dem Extraktionsapparat ab. Um hier einen Mittelweg einzuhalten, arbeiten die bekannten extraktiven Bodenreinigungsanlagen mit einem Trennschnitt, der bei ca. 60 Mikron liegt. Als nachteilig hat sich dabei die große anfallende Reststoffmen­ge herausgestellt, die entsorgt werden muß, beispielsweise durch Verbrennen nach dem Ausschleusen und Entwässern des Bodens.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsge­mäßes Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Reinigen von kontaminierten Böden bis zu einer Größe der Schluffpartikel von 20 Mikron zu optimieren.

[0005] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe verfahrensmäßig dadurch gelöst, daß das Aufgabegut in der Kieswäsche in Anwesenheit von Extraktionsmitteln geläutert wird, wobei die in die Wasserphase übergehenden Schadstoffe von den Bodenpartikeln abgelöst werden, daß in der Sandwäsche den Bodenbestandtei­len während eines gleichzeitigen Waschens mit hoher Energie­zufuhr noch einmal Extraktionsmittel zugegeben und von den Sandkörnern abgelöste Schadstoffe in das Waschwasser ex­trahiert werden sowie in der Feinsand-/Schluffwäsche durch eine erneute hohe Energiezufuhr beim Abwaschen ein weiteres Abtrennen von Schadstoffen stattfindet. Damit wird erfin­dungsgemäß die durch zahlreiche Versuche bestätigte Erkennt­nis ausgenutzt, daß bei einer modular aufgebauten extrakti­ven Bodenaufbereitung durch eine in unterschiedlichen Reini­gungsstufen eingebrachte hohe Energie, wie durch eine große Antriebsleistung von Rührwerken oder einen Druck des zuge­führten Waschwassers von mehreren bar, in Verbindung mit einer gezielten Zugabe von Extraktionsmitteln die am Boden­ korn haftenden Schadstoffe durch Reiben der Kornoberflächen aneinander und Herabsetzen der Oberflächenspannung abgelöst und ins Waschwasser emulgiert bzw. in die Wasserphase über­geleitet werden. Hierbei lassen sich die folgenden Extrak­tionsmittel vorzugsweise einsetzen: oberflächenaktive Stof­fe (Tenside) für organische Schadstoffe; Säure und Komplex­bildner für Schwermetalle sowie Säure bzw. Lauge für Cyani­de, Chromate und Nitrite. Insbesondere Kohlenwasserstoffe lassen sich über 90 entfernen. Der Trennschnitt der fraktionierten Bodenbestandteile liegt bei 20 Mikron. Neben den organischen Verbindungen, wie aliphatische, aromati­sche, polycyclische aromatische oder halogenierte Kohlenwas­serstoffe (leicht und schwerflüchtig), polychlorierte Bi­phenyle (PCB), chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW), Poly­aromaten (PAK), Benzole und Phenole lassen sich somit bei­spielsweise auch anorganische Verbindungen, wie Schwermetal­le (z.B. Cadmium, Arsen, Quecksilber, Blei, Kupfer und Nickel) und Gifte wie Zyanide, Nitrite und Chromate entfer­nen.

[0006] Aus dem Verfahrensablauf von der Bodenaufgabe über die Kies-, die Sand- und die Feinsand-/Schluffwäsche bis zur Abwasserreinigung gemäß den Schritten a bis n ist ersicht­lich, daß - zum Entfernen von Kohlenwasserstoffen - oberflä­chenaktive Stoffe, die die Oberflächenspannung herabsetzen und organische Verunreinigungen von den Körnern ablösen, gemäß dem Verfahrensschritt c einmal bereits in der Kieswä­sche und gemäß dem Verfahrensschritt g ein weiteres Mal in der Sandwäsche zugegeben werden. Der Aufteilung des Wasch­vorganges in drei Stufen liegt dabei die Erkenntnis zugrun­de, daß unterschiedliche Korngrößen auch unterschiedliche Reinigungsmethoden erfordern. Kieskörner (>2,0 mm) lassen sich alleine durch die Zugabe von geeigneten Extraktionsmit­teln erfolgreich reinigen. Sandkörner (2,0 - 0,06 mm) müs­sen zusätzlich mit hohem Energieeintrag gewaschen werden. Dazu wird die Energie schnellaufender Rührwerke über Rei­bung auf die Kornoberfläche übertragen, und damit der ge­wünschte Wascheffekt erzielt. Von Schluffpartikeln (<0,06 mm) werden die Schadstoffe vorzugsweise durch eine Druckerhöhung des Boden-Wasser-Gemisches mit anschließendem Durchfluß durch eine Multizyklongruppe infolge Turbulenzen und Verwirbelungen abgelöst. Nach der gezielten Energiezu­fuhr werden die einzelnen Fraktionen intensiv gespült. Die Schadstoffe werden dabei endgültig von der Kornoberfläche abtransportiert.

[0007] Als oberflächenaktiver Stoff läßt sich vorzugsweise eine Mischung aus nichtionogenen und kationischen Tensiden ver­wenden. Als kationisches Tensid eignet sich Tris- (oligo­oxyethyl)-alkylammoniumphospat und als nichtionogenes Ten­sid Alkyl-polyglycol-äther. Für aus Bodenabraum und Bau­schutt bestehendes Erdreich mit einer aliphatischen Kohlen­wasserstoffbelastung sowie geringen Mengen polyaromatische Kohlenwasserstoffe betrug das Mischungsverhältnis des nicht­ionogenen Tensids zu dem kationischen Tensid 2 : 1, bezogen auf die Aktivsubstanz, und die Zugabemenge beider Tenside 0,75 l/t Erdreich. Eine Steigerung dieser Dosierung ist unwirtschaftlich, weil sonst zusätzlich ein Anti-Schaum­bildner zugegeben werden müßte. Die optimale Tensidzusammen­setzung muß für jeden Boden neu bestimmt werden.

[0008] Als oberflächenaktiver Stoff läßt sich auch eine Mischung aus anionischen und kationischen Tensiden verwenden. Ioni­sche Tenside besitzen gegenüber den nichtionogenen Tensiden bei der am Prozeßende stehenden Abwasserreinigung den Vor­teil, daß eine dort erforderliche Emulsionsspaltung durch organische Emulgatoren weniger aufwendig und schwierig ist.

[0009] Wenn der Wassergehalt während des Läuterns gemäß dem Ver­fahrensschritt c bei maximal 40 % liegt, läßt sich das Läutern kontaminierten Erdreichs vorteilhaft mittels eines Doppelwellenschwerterwäschers durchführen. Vorteilhaft wer­den während des Waschprozesses als freie Phase aufschwim­mende Öle abgetrennt und entfernt. Dazu lassen sich vor­teilhaft in der Sand- und in der Feinsand-/Schluffwasch­stufe Ölsammelbehälter anordnen, die die in einem beispiels­weise als Aufstromsortierer ausgebildeteten Leichtstoffsepa­rator abgetrennten freien Öle aufnehmen. Mittels eines Skim­mers werden die Öle aus dem Sammelbehälter ausgetragen und dem Verfahrenskreislauf entzogen.

[0010] Vorzugsweise wird die hohe Energiezufuhr im Schritt g über einen Zeitraum von ca. 20 min aufrechterhalten. Eine hohe Energiezufuhr läßt sich vorzugsweise mit einem Hochlei­stungsmischer erreichen, der aus hintereinandergeschalteten Reaktionszellen mit Rührwerken besteht, deren Motorleistung zumindest 180 kW beträgt. Es hat sich herausgestellt, daß Durchlaufzeiten von weniger als 20 min. die Waschleistung erheblich verringern, längere Verweilzeiten aber keine ent­scheidende Verbesserung bringen.

[0011] Eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens besteht vorzugsweise aus einer in der Kieswaschstufe angeordneten, einem Doppelwellenschwerterwäscher vorgeschalteten Schwer­lastsiebmaschine, einem dem Schwerterwäscher und einer Waschtrommel nachgeschalteten, in zwei parallele Bahnen längsgeteilten Schwingentwässerer mit einer Unterlaufwanne und daran angeschlossener Pumpe. In der Sandwaschstufe läßt sich ein Doppelzyklon anordnen, dem sich ein Hochleistungs­mischer, ein Pumpensumpf mit Pumpe, ein Hydrozyklon, ein vorteilhaft als Aufstromsortierer ausgebildeter Wirbel­schichtsortierer mit nachgeschaltetem Schwingentwässerer so wie ein dem Aufstromsortierer und dem Hydrozyklon zuge­ordnetes Sieb mit nachgeschaltetem Pumpensumpf und Pumpe anschließen können. In der Feinsand-Schluffwaschstufe kann sich einem vorteilhaft als Multizyklongruppe ausgebildeten Hochleistungsextraktor sich ein Leichtstoffseparator und ein vorzugsweise als Vakuum-Bandfilter ausgebildeter Filter anschließen. Dem Filter und dem Separator sind Bogensiebe mit nachgeschaltetem Pumpensumpf für Schluffpartikel und eine an das Filter angeschlossene Pumpe zugeordnet; zwi­schen der Pumpe und dem Filter ist ein Feinstoffextraktor angeordnet; schließlich gehört zu der Vorrichtung noch eine nachgeschaltete Prozeßwasseraufbereitungsanlage.

[0012] Wie Versuche bestätigt haben, bietet ein Vakuumbandfilter beim Entwässern der erfindungsgemäß sehr kleinen Kornfrak­tionen bis 20 Mikron gegenüber einem Entwässerungssieb hin­sichtlich des Abscheidens erhebliche Vorteile; außerdem tre­ten bei inkompressiblem Feinsand keinerlei Probleme auf, wie das bei Pressen zum Entwässern der Fall ist. Beispiels­weise beträgt bei einer mittleren Austragsleistung von 15 t/h gereinigten Bodens und einer Maschenweite des Filterban­des von nur 0,04 mm die Filterfläche ca. 2.0 m²/t aufgege­benen Materials. Bestandteile, die kleiner als 0.04 mm sind, verbleiben im Filterkuchen; der Wassergehalt des Bo­denaustrags beträgt 20 %.

[0013] Die Aufbereitung des am Verfahrensende übrigbleibenden Ab­wassers, das neben den Bodenpartikeln ≦20 Mikron die gelösten und - bei Zugabe oberflächenaktiver Stoffe - emulgierten Schadstoffe enthält, ist konventionell. In ei­ner Sedimentationstufe werden dem Abwasser unter Einsatz von Polyelektrolyte die Bodenpartikel entzogen. Das schad­stoffhaltige Klarwasser wird dem Waschprozeß wieder zuge­führt und hat die Aufgabe, den Wassergehalt des kontaminier­ten Bodens so weit hinaufzusetzen, daß das Boden Wasserge­misch pumpfähig wird. Das Sediment wird eingedickt und mit einer Siebbandpresse entwässert und entsorgt, bspw. durch eine Hochtemperatur-Verbrennung. Ein Teilstrom des Klarwas­sers wird weiter aufbereitet. Die in dem Teilstrom vorhande­ne Emulsion aus Lösungsmitteln und Schadstoffen wird durch die Zugabe von organischen Demulgatoren gespalten. In einer Entspannungsflotation schwimmen die freien Öle, unterstützt von feinperligen Luftblasen, an die Oberfläche und werden dort aus dem Prozeßwasser entfernt. Das Frischwasser muß möglichst schadstoffarm sein. In einem weiteren Schritt werden deshalb gelöste Wasserinhaltsstoffe in einem Aktiv­kohlefilter mit vorgeschaltetem Kiesfilter adsorbiert. Das im Aktivkohlefilter gereinigte Frischwasser erfüllt die an eine Kanaleinleitung gestellten Bedingungen.

[0014] Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematisch als Fließschema dargestellten Anlage zum Reinigen von konta­miniertem Boden näher erläutert.

[0015] Der im Anschluß an die Bodenaufgabe modular aufgebaute Waschprozeß umfaßt eine Kieswaschstufe I, eine Sandwaschstu­fe II und eine Feinsand-/Schluffsandwaschstufe III; den Waschstufen I bis III ist die Prozeßwasseraufbereitung IV nachgeschaltet. In der Bodenaufgabe wird ein Aufgabebunker 1 mit kontaminiertem Boden beschickt. Über einen Förderer 2, bspw. ein Panzerförderer, gelangt der Boden zu einer Schwerlastsiebmaschine 3 mit zwei übereinander liegenden Siebbelägen 4,5. Die Maschenweite des oberen Siebes 4 be­trägt 100 mm und die des unteren Siebes 5 etwa 50 mm; Grobstoffe, die größer als 50 mm sind, werden durch Vibra­tionen der Siebbeläge 4, 5 abgetrennt. Trotz der guten Auflösung von bindigen Bodenbestandteilen bspw. Lehmklum­pen, gelangen solche Klumpen und Erdballen zusammen mit den Grobstoffen über 50 mm gemäß Pfeil 6 in einen Brecher 7, beispielsweise eine Prallmühle, die die Grobstoffe auf eine Größe von 30 bis 50 mm zerkleinert und die Lehmklumpen auflöst. Der Bodenbestandteile bis 50 mm Größe enthaltene Unterlauf 8 der Schwerlastsiebmaschine 3 und das in der Brallmühle 7 gebrochene Material werden diskontinuierlich in einem Behälter 9 zusammengeführt, der das zugeführte Material speichert und kontinuierlich über eine Vibrations­rinne 10 an ein Förderband 11 abgibt. Bevor das zerkleiner­te Material in einen Doppelwellenschwerterwäscher 12 weiter­geleitet wird, entfernt ein oberhalb des Förderbandes 11 angeordneter Elektromagnet metallische Gegenstände, z.B. Be­wehrungseisen und Stahlteile aus dem Aufgabegut; die metal­lischen Teile gelangen in einen Sammelbehälter 13 und wer­den dem Prozeß entzogen. Die Bodenaufgabe und -aufbereitung ist damit abgeschlossen, und in den Doppelwellenschwerterwä scher 12 der Kieswäsche 1 gelangt ein von Metallen befrei­tes Aufgabegut.

[0016] Die aneinander haftenden Bodenbestandteile des Aufgabeguts werden im Doppelwellenschwerterwäscher 12 geläutert, um die Oberfläche der einzelnen Körner für den Waschprozeß zugäng­ lich zu machen. In den Schwerterwäscher 12 gemäß Pfeil 14 als Extraktionsmittel zugegebene Tenside lösen bereits wäh­rend des Läuterns kohlenwasserstoffhaltige Schadstoffe von den Bodenkörnern ab; die Schadstoffe werden in das gemäß Pfeil 15 zugegebene Waschwasser emulgiert. Je nach der Schadstoffart können auch andere Extraktionsmittel einge­setzt werden. Das Grobkorn größer als 1 mm wird entgegen der Neigung des Schwerterwäschers 12 transportiert und oben ausgetragen. Der nur noch geringe Mengen an Sandkörnern enthaltende Austrag 16 gelangt in eine Waschtrommel 17. Zusammen mit dem Grobkorn enthält der Austrag 16 des Doppel­wellenschwerterwäschers 12 auch Kohle- und Holzteile, an die sich viele Schadstoffe anlagern. Ein Ablösen dieser Schadstoffe ist aufgrund der großen Oberfläche und der porösen Struktur der Kohle- und Holzteile nur begrenzt möglich. In der Waschtrommel 17 werden diese Leichtstoffe und das saubere Kieskorn voneinander getrennt. Das Aufgabe­gut wird dazu gegen einen Wasserstrom gefördert, wobei die leichteren Kohle- und Holzteile als Überlauf mit dem Wasser gemäß Pfeil 18 weggeschwemmt werden, während sich anderer­seits der Kies gegen den Wasserstrom bewegt, dadurch zu­sätzlich gewaschen und in Pfeilrichtung 19 auf einen Schwin­gentwässerer 20 ausgetragen wird. Auf den Schwingentwässe­rer 20 gelangt außerdem der zusammen mit dem Waschwasser an dem in Neigungsrichtung des Schwerterwäschers 12 liegenden Ende ausgetragene Überlauf 21, der die Kornfraktionen klei­ner als 1 mm beinhaltet.

[0017] Damit sich die Grobkörner und die Kornfraktionen kleiner als 1 mm in dem Schwingentwässerer 20 nicht wieder vermen­gen, ist dieser längsgeteilt und besitzt zwei separate Bah­nen 22, 23. Der Kiesaustrag gemäß Pfeil l9 von der Wasch­ trommel 17 zum Schwingentwässerer 20 gelangt auf die Bahn 22, deren Maschenweite 2,0 mm beträgt. Der Kies wird auf dem Schwingentwässerer 20 entwässert und mit Frischwasser nachgespült. Im Anschluß daran wird der Kies größer als 2 mm von einem Förderband 25 weitergeleitet und zum Wiegen auf eine Bandwaage 26 transportiert. Die andere Bahn 23 des Schwingentwässerers 20 weist ebenfalls eine Maschenweite von 2 mm auf; auf dieser Bahn werden der Überlauf 21 des Schwerterwäschers 12 und der Überlauf 18 der Waschtrommel 17 behandelt, d.h. die in der Waschtrommel 17 separierten Holz- und Kohleteile sowie sperrige Leichtstoffe (Wurzel­werk etc.) werden dem Waschprozeß entzogen; diese Bestand­teile gelangen auf ein Förderband 27 und von dort in einen Kohle-Holz-Sammelbehälter 28. Die Maschenweiten der Siebe der Bahnen 22, 23 verhindern ein Austragen der weiterzube­handelnden Bodenbestandteile. Die Bodenbestandteile, die kleiner als 2,0 mm sind, werden in einer als Pumpensumpf ausgebildeten Unterlaufwanne 29 des Schwingentwässerers 20 gesammelt. Von einer Pumpe 30 wird das Boden-Wasser-Gemisch mit einem Wassergehalt von mindestens 80 gemäß Pfeil 31 in die Sandwäsche II gepumpt.

[0018] Das von dem Schwingentwässerer 20 in die Sandwäsche II ge­pumpte Boden-Wasser-Gemisch gelangt in einen Doppelzyklon 32, der ein möglichst starkes Eindicken und einen möglichst niedrigen Trennschnitt erlaubt; die Bodenbestandteile wer­den mit einem Feststoffgehalt im Unterlauf 33 von ca. 1200 g TS (Trockenstoffgehalt) pro Liter bei 0,06 mm getrennt. Der Unterlauf 33 wird in einem Hochleistungsmischer 34 unter hoher Energiezufuhr gewaschen, wobei die Reibung der Körner aneinander und die Zugabe von Tensiden (vgl. den Pfeil 14) die erforderliche Reinigungsleistung bewirken.

[0019] Der Mischer besteht aus vier hintereinandergeschalteten Re­aktionszellen 35 mit Rührwerken 36; die mit einer Motor­leistung von mindestens 180 kW angetriebenen, schnellaufen­den Rührwerke kneten das Sand-Wasser-Gemisch intensiv, wo­bei das Material die hintereinander geschalteten Reaktions­zellen 35 durchläuft. Das intensiv vermischte Material wird in einem Pumpensumpf 37 bis auf einen Wassergehalt von 80 % verdünnt und mittels einer Pumpe 38 gemäß Pfeil 39 zum Abspülen der emulgierten Schadstoffe von dem Bodenmaterial in einen Hydrozyklon 40 gepumpt.

[0020] Im Hydrozyklon 40 werden die Bodenbestandteile größer als 0,125 mm abgetrennt und einem als Aufstromsortierer ausge­bildeten Wirbelschichtsortierer 41 zugeführt. Die Bodenfrak­tion mit der Korngröße 2,0 bis 0,125 mm wird im Sortierer 41 in einem Wassergegenstrom gespült. Dabei schwimmen frei­es Öl, Bodenteile kleiner als 0,25 mm sowie leichtere Kohle- und Holzpartikel auf, deren Durchmesser größer als 0,5 mm ist, wobei der Dichteunterschied ein Trennen be­wirkt. Die aufgeschwommenen schadstoffhaltigen Kohle- und Holzpartikel werden in einem Bogensieb 43 mit einer Maschen­weite von 0,5 mm aus dem Aufstromwasser entfernt und über ein Förderband 44 in einen Sammelbehälter 45 geleitet. Über das Bogensieb 43 wird außerdem der Überlauf 46 (vgl. den Pfeil 46) des Hydrozyklons 40 geleitet, um den nachfolgen­den Extraktionsbetrieb behindernde Grobstoffe abzuscheiden. Das in dem Wirbelstromsortierer 41 gespülte Aufgabegut mit einer Körnung von 0,25 bis 2,0 mm wird in einem nachgeschal­teten Schwingentwässerer 47 mit einer Maschenweite von 0,4 mm entwässert, anschließend mit Frischwasser 48 bebraust, erneut entwässert und ausgetragen.

[0021] Trotz der Maschenweite des Siebes des Schwingentwässerers 47 werden auch Bodenkörnungen kleiner als 0,4 mm ent­wässert, da sich auf dem Siebbelag ein Filterkuchen bildet, der auch kleinere Bodenteile als die Maschenweite zurück­hält. Ein vereinzeltes Durchfallen von Kleinmaterial wird durch eine Kreislaufführung des Filtrats berücksichtigt, das gemäß Pfeil 49 an den Pumpensumpf 37 angeschlossen ist und von dort erneut - über den Hydrozyklon 40 - in den Kreislauf gelangt. Dem Bogensieb 43 sind ein Ölsammelbehäl­ter 50 und ein Pumpensumpf mit Pumpe 51 nachgeschaltet, so daß sich im Wirbelschichtsortierer 41 aufschwimmendes frei­es Öl an der Oberfläche des Behälters 50 sammeln und über einen Skimmer in einen Ölsammelbehälter 52 abziehen läßt. Im Boden-Wasser-Gemisch des Pumpensumpfes sind somit ledig­lich noch gelöste, emulgierte und an Feststoffe gebundene Schadstoffe und Bodenbestandteile kleiner 0,25 mm enthal­ten. Der Austrag des Schwingentwässerers 47 wird von einem Sandförderband 53 zur Bandwaage 26 transportiert und dort dem Waschprozeß entzogen.

[0022] Die Pumpe 51 fördert das Boden-Wassergemisch mit einem Was­sergehalt von ca. 90 % aus dem Ölsammelbehälter 50 in die Feinsand-/Schluffwaschstufe III, in der die Feststoffe grö­ßer als 0,25 mm in einem aus mehreren Multizyklonen be­stehenden Extraktor 54 abgetrennt werden. Das Gemisch wird im Extraktor 54 mit einem Druck von 3 bar beaufschlagt, wobei die starke Verwirbelung den Wascheffekt hervorruft. Der Feststoffe mit einer Partikelgröße von 0,25 bis 0,25 mm enthaltene Unterlauf 55 des Extraktors 54 gelangt in einen Leichtstoffseparator 56, der wie der Wirbelschichtsortierer 41 als Aufstromsortierer ausgebildet ist. Nach dem Trenn­schnitt im Separator 56 gelangt der Austrag 57 mit einer Partikelgröße der Bodenbestandteile von 0,06 bis 0,25 mm auf ein Vakuum-Bandfilter 58 und wird dort entwässert, nachgespült, erneut entwässert und gemäß Pfeil 59 auf ein Schluffaustragband 60 sowie von dort zur Bandwaage 26 trans­portiert. Die Pfeile 61 und 62 verdeutlichen das dem Separa­tor 56 bzw. dem Bandfilter 58 zugeleitete Frischwasser. Im Überlauf 63 des Separators 56 sind nunmehr die Kornfraktion von 0,02 bis 0,06 mm und schadstoffhaltige Leichtstoffe, wie Kohlebestandteile größer als 0,25 mm enthalten. Diese Leichtstoffe werden mittels eines eine Maschenweite von 0,25 mm besitzenden Bogensiebes 64 entfernt und über ein Austragband 65 in einen Container 66 gefördert.

[0023] Dem Bogensieb 64 ist ein Zwischenbehälter 67 nachgeschal­tet, in dem freies Öl aufschwimmen kann. Das Feinsand­Schluffgemisch gelangt danach in einen Pumpensumpf 68 und von dort mittels einer Pumpe 69 in einen Feinstoffextraktor 70, der wie der Extraktor 54 aus mehreren Multizyklonen besteht. Die eine Größe von 0,02 bis 0,06 mm besitzenden Schluffpartikel werden im Extraktor 70 abgetrennt und gemäß Pfeil 71 auf das Vakuumbandfilter 58 gebracht und dort zusammen mit dem Austrag des Leichtstoffseparators 56 behan­delt.

[0024] In der Prozeßwasseraufbereitungsstufe IV werden die Boden­bestandteile mit einer Größe kleiner als 0,02 mm in La­mellenklärern 72 sedimentiert und Schadstoffe, die an der Oberfläche der Partikel adsorbiert sind, eliminiert. Das Sediment wird eingedickt und mit einer Siebbandpresse 73 entwässert. Eine Entsorgung des kontaminierten Schlammes findet über ein Austragband 74 statt. Das noch schadstoff­haltige Klarwasser wird in einen Ausgleichsbehälter 75 ge­leitet. Von dort wird über eine Pumpe 76 ein Teilstrom (Pfeil 77) abgezogen und zu dem Doppelwellenschwerterwä­scher 12, der Waschtrommel 17, dem Schwingentwässerer 20 und dem Wirbelschichtsortierer 41 zurückgeführt. Der andere Teilstrom des Klarwassers wird weiter aufbereitet, wozu die vorhandene Emulsion durch die Dosierung von organischen, aus Chemikalientanks 78 entnommenen Demulgatoren gespalten wird. Das dabei entstehende freie Öl schwimmt in einer Druckentspannungsflotation 79 auf und wird eliminiert. Die gelösten Schadstoffe werden in einem Aktivkohlefilter 82 mit einem vorgeschalteten Kiesfilter 81 adsorbiert. Das Frischwasser wird gemäß Pfeil dem Waschprozeß zugeführt und dort zum Klarspülen der Kornfraktionen benutzt. Der ge­reinigte Boden besitzt einen Restfeuchtigkeitsgehalt; die dadurch entstehenden Wasserverluste werden nach Bedarf durch Leitungswasser 83 (vgl. den Pfeil 83) ausgeglichen. Das gereinigte Abwasser wird über einen Pufferbehälter 84 und eine Pumpe 85 zu den Verbraucherstellen zurückgeführt (Pfeil 86). Um eine Aufkonzentrierung von Salzen zu verhin­dern, wird ein Teilstrom (Pfeil 87) in die Kanalisation oder einen Vorfluter abgeleitet.

[0025] Für ein Schadstoffspektrum, das aliphatische Kohlenwasser­stoffe, polyaromatische Kohlenwasserstoffe und polychlorier­te Biphenyle enthielt, konnte die vorhandene Kontamination gleichmäßig von allen Kornfraktionen (40 mm bis 20 Mikron) gewaschen werden, wobei sich eine Reinigungsleistung, bezo­gen auf die Kohlenwasserstoffbelastung von 94 % ergab. Es lassen sich somit allein durch gezieltes Beeinflussen des Waschprozesses, nämlich durch die gezielte Zugabe von Tensi­den verbunden mit hoher, gezielt eingebrachter Energiezu­fuhr, Bodenpartikel bis 20 Mikron mit einem hohen Reini­gungsgrad behandeln.

Ansprüche

1. Verfahren zum kontinuierlichen Reinigen von kontaminier­ten Böden in einem geschlossenen Kreislauf, bei dem der Boden zum Abtrennen grober Verunreinigungen in einer Kieswäsche vorgereinigt, in mit Zusatzmitteln versetz­tem Wasser gewaschen wird, die Schadstoffe extrahiert werden, der gereinigte Boden vom Waschwasser abgetrennt und die übrigbleibende Schlammsuspension in anschließen­den Sand- und Feinsand-/Schluffwäschen fraktioniert und das Waschwasser von den aus dem Boden extrahierten Schadstoffen gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufgabegut in der Kieswäsche in Anwesenheit von Extraktionsmitteln geläutert wird, wobei die Schadstof­fe, die in die Wasserphase übergehen, von den Bodenpar­tikeln abgelöst werden, daß in der Sandwäsche den Boden­bestandteilen während eines gleichzeitigen Waschens mit hoher Energiezufuhr noch einmal Extraktionsmittel zuge­geben und von den Sandkörnern abgelöste Schadstoffe in das Waschwasser extrahiert werden und daß in der Fein­ sand-/Schluffwäsche durch eine erneute hohe Energiezu­fuhr beim Waschen ein weiteres Abtrennen von Schadstof­fen erreicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die fol­genden Schritte:

a) das kontaminierte Erdreich wird in Fein- und Grob­stoffe getrennt, die Grobstoffe werden zerkleinert und danach dem Aufgabegut wieder zugeführt,

b) die eisenhaltigen Bestandteile werden abgeschieden,

c) das Aufgabegut wird durch Waschen geläutert, dabei werden Lehmklumpen aufgelöst, und unter Zugabe von Extraktionsmitteln werden dabei Schadstoffe von den Bodenpartikeln abgelöst und in das Waschwasser ex­trahiert, das Grobkorn größer als 2 mm wird ge­trennt von einem sich aus Waschwasser, aufgeschwemm­ten Leichtstoffen und Kornfraktionen kleiner als 2 mm zusammensetzenden Überlauf ausgetragen,

d) das Grobkorn wird gewaschen sowie klassifiziert, und die Leichtstoffe werden mit dem Waschwasser als Überlauf weggeschwemmt,

e) das gewaschene und klassifizierte Grobkorn größer als 2 mm wird entwässert, mit Frischwasser nachge­spült, wieder entwässert und dem Waschprozeß entzo­gen,

f) aus den Überläufen gemäß c und d werden die Leicht­stoffe und faserige Bestandteile separiert und dem Waschprozeß entzogen,

g) das verbleibende Sand-/Wassergemisch wird bei einem Trennschnitt von ca. 60 Mikron getrennt, und der Unterlauf wird mit hoher Energiezufuhr unter gleich­zeitiger Zugabe entsprechender Extraktionsmittel ge­waschen,

h) die Sandkörner größer als 0,2 mm werden von den als Überlauf weitergeleiteten kleineren Bodenbestandtei­len abgetrennt, die gelösten Schadstoffe von diesen Sandkörnern abgespült und die Sandfraktion anschlie­ßend entwässert, mit Frischwasser bebraust, entwäs­sert und ausgetragen,

i) beim Spülen der Sandkörner größer als 0,2 mm auf­schwimmende schadstoffhaltige Materialien werden aus dem Waschwasser entfernt und dem Waschprozeß entzogen und gleichzeitig der Überlauf gemäß h) gesiebt,

k) der gesiebte Überlauf wird nachfolgend mit hoher Energie gewaschen und gleichzeitig bei ca. 0,02 mm ein Trennschnitt durchgeführt, wobei die Feststoffe mit der Korngröße von 0,02 bis 0,25 mm weitergelei­tet und in einen Austrag mit Korngrößen von 0,06 bis 0,25 mm sowie einen Überlauf mit Kornfraktionen von 0,02 bis 0,06 mm einschließlich schadstoffhalti­gen Leichtstoffen, wie Kohle größer als 0,2 mm, separiert werden,

l) der Austrag gemäß k) wird über einen Filter ent­wässert, nachgespült, entwässert und dem Waschpro­zeß entzogen,

m) aus dem Überlauf werden die schadstoffhaltigen Leichtstoffe entfernt sowie dem Waschprozeß entzo­gen, und die Schluffpartikel werden intensiv gewa­schen, dabei die Schadstoffe abgetrennt und die Schluffpartikel anschließend über den Filter gemäß l) entwässert und nachgespült, und

n) aus dem übrigbleibenden Abwasser, in dem neben den Bodenpartikeln mit einer Größe ≦0,02 mm die gelö­sten und in die Wasserphase übergegangenen Schad­stoffe enthalten sind, werden die Bodenpartikel und die Schadstoffe eliminiert und das gereinigte Was­ser rezirkulierend verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­net, daß der Wassergehalt während des Läuterns gemäß Schritt c) bei max. 40 % liegt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entfernen von Kohlen­wasserstoffen oberflächenaktive Stoffe gezielt zugege­ben werden, wobei eine Mischung aus nichtionogenen und kationischen Tensiden verwendet wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entfernen von Kohlen­wasserstoffen oberflächenaktive Stoffe gezielt zugege­ben werden, wobei eine Mischung aus anionischen und kationischen Tensiden verwendet wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß während des Waschpro­ zesses als freie Phase aufschwimmende Öle abgetrennt und entfernt werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die hohe Energiezufuhr im Schritt g) über einen Zeitraum von ca. 20 min aufrechterhalten wird.

8. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine in der Kieswaschstufe (I) angeordnete, einem Doppelwellenschwerterwäscher (12) vorgeschaltete Schwer­lastsiebmaschine (3), einem dem Schwerterwäscher (12) und einer Waschtrommel (17) nachgeschalteten, in zwei parallele Bahnen (22,23) längsgeteilten Schwingent­wässerer (20) mit einer Unterlaufwanne (29) und daran angeschlossener Pumpe (30), durch einen in der Sand­waschstufe (11) angeordneten Doppelzyklon (32) dem sich ein Hochleistungsmischer (34), ein Pumpensumpf (37) mit Pumpe (38), ein Hydrozyklon (40), ein Wirbelschichtsor­tierer (41) mit nachgeschaltetem Schwingentwässerer (47) sowie ein dem Wirbelschichtsortierer und dem Hydro­zyklon (40) zugeordnetes Sieb (43) mit nachgeschaltetem Pumpensumpf (so) und Pumpe (51) anschließen, durch ei­nen in der Feinsand-/Schluffwaschstufe (III) angeordne­ten Hochleistungsextraktor (54), dem sich ein Leicht­stoffseparator (56) und ein Filter (58) anschließen, wobei dem Filter (58) und dem Separator (56) ein Sieb (64) mit nachgeschaltetem Pumpensumpf (68) für Schluff­partikel und eine an das Filter (58) angeschlossene Pumpe (69) zugeordnet sind, sowie zwischen der Pumpe (69) und dem Filter (58) ein Feinstoffextraktor (70) angeordnet ist, und durch eine nachgeschaltete Prozeß­wasseraufbereitungsanlage (4).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelschichtsortierer als Aufstromsortierer (41) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Hochleistungsextraktor aus einer Mul­tizyklongruppe (54) besteht.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Leichtstoffse­parator als ein Aufstromsortierer (56) ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Filtergerät aus einem Vakuum-Bandfilter (58) besteht.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebe als Bogen­siebe (43,64) ausgebildet sind.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochleistungs­mischer (34) aus hintereinander geschalteten Reaktions­zellen (35) mit Rührwerken (36) besteht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorleistung der Rührwerke (36) zumindest 180 kW beträgt.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Ölsammelbehälter (49,67) in der Sandwasch- und in der Feinsand-Schluff­waschstufe (II;III) angeordnet sind.

Zeichnung